Чи Любите ви телебачення так, як не люблю його я?
Телевізор - це взагалі - огидна штука. Ніж просиджувати годинами перед "блакитним екраном", куди корисніше вести здоровий спосіб життя: не поспішаючи, з чашкою кави - за комп'ютером...
Тим не менш, речі, які я буду розповідати в цьому циклі статей, можуть цілком стати в нагоді в нашій з вами практичної діяльності.
Отже, зараз ми розберемося, як же відбувається передача відеосигналу. Розглядати ми будемо рідну до болю систему SECAM, тому що в нашій країні ( а саме - Російської Федерації) офіційно прийнята саме ця система телебачення. Втім, про все по порядку.
Як працює телевізор?
Телевізор працює по 24 години в добу 7 днів в тиждень. Це зрозуміло.
У нього є екран - 1шт і динамік - від 1 до нескінченності, залежно від "нашорошеності" агрегату. Ще у нього є антена і пульт управління. Але нас зараз цікавить тільки екран. А перекладаючи з мови домогосподарок на язик мудрих котів - кінескоп (електронно-променева трубка - ЕПТ).
Я прекрасно розумію, що в наш вік плазми та рідкого кристала, електронно-променевої кінескоп здається комусь пережитком давнини. Однак, зрозуміти принцип роботи телевізора, найпростіше саме розбираючись з ЕПТ.
Електронно-променева трубка
Шо це таке. Причому тут електрони? Причому тут промені?
Справа в тому, що картинка на екрані малюється за допомогою електронного променя. Електронний промінь дуже схожий на світловий. Але світловий промінь складається з фотонів, а електронний - з електронів, і ми його не побачити можемо. Купа електронів несеться з шаленою швидкістю по прямій від пункту А - до пункту Б. Так утворюється "промінь".
Пункт Б - це анод. Він знаходиться прямо на звороті екрану. Також, екран (на звороті) вымазан спеціальною речовиною - люмінофором. При зіткненні електрона на шаленій швидкості з люмінофором, останній випромінює видиме світло. Чим швидше летів електрон до зіткнення - тим світло буде яскравіше. Тобто, люмінофор - це перетворювач "світла" електронного променя в світ, видимий для людського ока.
З пунктом Б розібралися. А що ж таке пункт "А"? А - це "електронна гармата". Назва страшне. Але в ній нічого страшного немає. Вона не призначена для того, щоб жорстоко розстрілювати прибульців з Марса. Але "стріляти" вона все ж таки вміє - електронним променем в екран.
Як це все влаштовано?
Взагалі, ЕПТ - це така велика електронна лампа. Як? Ви не знаєте що таке лампа? Ну гаразд...
Електронні лампи - це такі ж підсилювальні елементи як і улюблені всіма нами транзистори. Але лампи з'явилися набагато раніше їх кремнієвих "колег", ще в першій половині минулого століття.
Лампа - це такий скляний балон, з якого відкачано повітря.
У найпростішій лампі - 4 висновки: катод, анод і два виведення нитки розжарення. Нитка розжарення потрібна для того, щоб розігріти катод. А розігріти катод потрібно для того, щоб з нього полетіли електрони. А електрони повинні полетіти потім, щоб виник електричний струм через лампу. Для цього зазвичай на нитку розжарення подається напруга - 6,3 або 12,6 (Залежно від типу лампи)
Крім того, щоб полетіли електрони - потрібно висока напруга між катодом і анодом. Воно залежить від відстані між електродами і від потужності лампи. У звичайних радіолампах це напруга становить кілька сотень вольт, відстані від катода до анода в таких лампах не перевищують декількох міліметрів.
В кінескопі відстань від катода, що перебуває в електронній гарматі до екрану може перевищувати кілька десятків сантиметрів. Відповідно, і напруга там потрібно набагато більше - 15...30 кВ.
Такі звірячі напруги створює спеціальний підвищувальний трансформатор. Його ще називають рядковий трансформатор, оскільки він працює на рядкової частоти. Але про це - трохи пізніше.
При наголосі електрона про екран, окрім видимого світла "вибиваються" також і інші випромінювання. Зокрема - радіоактивне. Ось чому не рекомендується дивитися телек ближче 1...2 метрів від екрану.
Отже, промінь отримали. І він так красиво світить якраз в центр екрану. Але нам-то треба, щоб він "креслив" по екрану лінії. Тобто, потрібно змусити його відхилятися від центру. І в цьому мам допоможуть... електромагніти. Справа в тому, що електронний промінь, у відмінність від світлового, дуже чутливий до магнітного поля. Тому то він і використовується в ЕПТ.
Потрібно поставити дві нари відхиляючих котушок. Одна пара буде відхиляти по горизонталі, інший - по вертикалі. Уміло керуючи ними, можна ганяти промінь по екрану куди завгодно.
А куди завгодно?
Ось звідси ми і починаємо нашу повість про рядках точках і гачках...
Повість про Рядках, Точках і Гачках
Картинка на екрані телевізора утворюється в результаті того, що промінь з шаленою швидкістю креслить зліва-направо, зверху-вниз по екрану. Такий метод послідовної промальовування зображення називається "розгортка".
Оскільки розгортка відбувається дуже швидко - для ока все точки зливаються в рядки а рядки - єдиний кадр.
У системах PAL і SECAM за одну секунду промінь встигає пробігти весь екран 50 разів.
У американській системі NTSC - ще більше - аж 60 разів! Взагалі кажучи, системи PAL і SECAM відрізняються лише в передачі кольори. Все інше у них - однаково.
Картинка утворюється за рахунок того, що під час "бігу", промінь змінює свою яскравість у відповідності з прийнятими відеосигналом. Як відбувається управління яскравістю?
А дуже просто! Справа в тому, що крім розглянутих електродів - анода і катода, в лампах буває ще третій електрод - сітка. Сітка - це керуючий електрод. подаючи на сітку порівняно низька напруга, можна керувати струмом, що протікає через лампу. Іншими словами, можна керувати інтенсивністю потоку електронів, що "летять" від катода до анода.
В ЕПТ сітка використовується для зміни яскравості променя.
Подаючи на сітку негативне напруга (щодо катода), можна ослабити інтенсивність потоку електронів у промені, або взагалі закрити "дорогу" для електронів. Це буває потрібно, наприклад, при переміщення променя від кінця одного рядка до початку іншої.
Тепер поговоримо детальніше саме про принципи розгортки.
Для початку, варто запам'ятати кілька нескладних чисел і термінів:
Растр - це одна "строчка", яку малює луч екрані.
Поле - це всі рядки, які намалював промінь за один вертикальний прохід.
Кадр - це елементарна одиниця відеоряду. Кожен кадр складається з двох полів - парного і непарного.
Це варто пояснити: зображення на екрані телевізора розгортається з частотою 50 полів в секунду. Однак, телевізійний стандарт дорівнює 25 кадрів в секунду. Тому один кадр при передачі розбивається на два поля - парне і непарне. У парнім поле містить тільки парні рядки кадру (2,4,6,8...), в якій непарній - тільки непарні. Зображення на екрані також "малюється" через рядок. Така розгортка називається "черезрядкова розгортка".
Буває ще "прогресивна розгортка" - коли весь кадр розгортається за один вертикальний хід променя. Вона використовується в комп'ютерних моніторах.
Отже, тепер сухі числа. Всі наведені числа справедливі для систем PAL і SECAM.
Кількість полів в секунді - 50
Кількість рядків у кадрі - 625
Кількість ефективних рядків у кадрі - 576
Кількість ефективних пікселів в рядку - 720
А ці числа виводяться з вищенаведених:
К-ть рядків у полі - 312,5
Мала частота - 15625 Гц
Тривалість одного рядка - 64 мкс (разом із зворотним ходом променя)
Далі ми поговоримо про параметри відеосигналу і складемо схему, що синтезує імпульси синхронізації.
Публікація: www.radiokot.ru, www.cxem.net